Bien que des études antérieures aient révélé que les cigarettes électroniques émettent des composés toxiques, une nouvelle étude du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) a identifié la source de ces émissions et montré comment des facteurs tels que la température, le type et l’âge de l’appareil jouent un rôle dans les niveaux d’émission des renseignements qui pourraient être utiles tant pour les fabricants que pour les organismes de réglementation qui cherchent à réduire au minimum les effets sur la santé de ces appareils de plus en plus populaires.
L’étude, publiée dans Environmental Science & Technology, a révélé que la décomposition thermique du propylène glycol et de la glycérine, deux solvants présents dans la plupart des « e-liquides » (la substance qui est vaporisée par la cigarette électronique), conduit à des émissions de produits chimiques toxiques tels que l’acroléine et formaldéhyde.
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« Les défenseurs des cigarettes électroniques affirment que les émissions sont beaucoup plus faibles que celles des cigarettes conventionnelles, il vaut mieux utiliser les cigarettes électroniques », a déclaré le chercheur du laboratoire Berkeley et le auteur Hugo Destaillats. « Je dirais que cela peut être vrai pour certains utilisateurs — par exemple, les fumeurs de longue date qui ne peuvent pas arrêter — mais le problème, c’est que cela ne signifie pas qu’ils sont en bonne santé. Les cigarettes régulières sont super malsaines. Les cigarettes électroniques sont tout simplement malsaines. »
Dans le document intitulé « Émissions de cigarettes électroniques : paramètres clés affectant la libération de produits chimiques nocifs », Destaillats et une équipe de chercheurs ont simulé la vaporisation à l’aide de trois types d’e-liquides dans deux vaporisateurs différents fonctionnant à différents réglages d’alimentation de la batterie. Les deux e-cigarettes étaient assez différentes, l’une assez bon marché avec une bobine chauffante, l’autre plus chère avec deux bobines chauffantes en parallèle. Les chercheurs ont utilisé la chromatographie en phase gazeuse et liquide pour déterminer ce qu’il y avait dans la vapeur, en regardant les premières bouffées ainsi que les bouffées ultérieures après que l’appareil s’est réchauffé et atteint un « état stable ».
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Toutes les bouffées ne sont pas égales
Une conclusion a été que les première et dernière bouffées produisent des émissions très variables. À l’aide d’un appareil de vaporisation sur mesure, émulant des habitudes réalistes de vapotage, les chercheurs ont tiré sur la cigarette électronique en prenant des bouffées d’une durée de 5 secondes toutes les 30 secondes. Ils ont constaté que la température de la vapeur augmentait rapidement au cours des 5 à 10 premières minutes jusqu’à atteindre une température stable autour de la vingtième bouffée.
En conséquence, les niveaux d’émission entre les premières bouffées et l’état d’équilibre ont augmenté d’un facteur de 10 ou plus dans certains cas, selon l’appareil, la tension de la batterie et le composé émis. Par exemple, pour l’acroléine, un irritant sévère pour les yeux et les voies respiratoires, une cigarette électronique à bobine unique fonctionnant à 3,8 volts émet 0,46 microgramme par bouffée dans les cinq premières bouffées, mais à l’état d’équilibre, elle émet 8,7 microgrammes par bouffée. « Lorsque vous appliquez la même tension à la cigarette électronique à double bobine, vous voyez beaucoup moins d’émissions », a déclaré Lara Gundel, co-auteur et chercheuse du laboratoire Berkeley. « Nous pensons que cela a à voir avec des températures plus basses à chacun des surfaces de bobine. »
À titre de comparaison, les cigarettes conventionnelles émettent 400 à 650 microgrammes d’acroléine par cigarette, ce qui représente à la fois les émissions ordinaires et les émissions latérale. En supposant que 20 bouffées sur une cigarette électronique équivaut à fumer une cigarette conventionnelle, selon Gundel, les émissions totales d’acroléine pour une cigarette électronique sont d’environ 90 à 100 microgrammes.
Les chercheurs du laboratoire de Berkeley (de gauche) Lara Gundel, Marion Russell, Hugo Destaillats démontrent qu’il remplit une seringue en verre avec de la vapeur d’une cigarette électronique. (crédit : Paul Mueller/Berkeley Lab)
Séparément, pour tester les effets dus au vieillissement de l’appareil, les chercheurs ont utilisé un seul appareil pendant neuf cycles consécutifs de 50 bouffées sans nettoyage. Encore une fois, les émissions de formaldéhyde, d’acétaldéhyde et d’acroléine, tous cancérigènes ou irritants respiratoires, augmentaient avec l’utilisation. « Dans certains cas, nous avons vu les taux d’aldéhyde augmenter de 60 pour cent entre les cycles 1 et 9 », a déclaré le co-auteur et Mohamad Sleiman, chercheur du laboratoire Berkeley.
Les chercheurs notent dans leur article : « Cet effet est compatible avec l’accumulation de sous-produits de polymérisation sur ou près de la bobine, conduisant à l’accumulation de résidus souvent appelés dans la blogosphère « ou « caramélisation ». Le chauffage de ces résidus constituerait une source secondaire d’aldéhydes volatils. »
Chercheur au laboratoire Berkeley Mohamad Sleiman
Enfin, comme de nombreuses cigarettes électroniques permettent aux utilisateurs de contrôler la tension, les chercheurs ont systématiquement étudié l’effet de la tension sur les émissions. Ils ont constaté qu’à mesure que la tension augmentait, la quantité d’e-liquide consommée par bouffée et la température de la vapeur étaient plus élevées. Dans le cas de l’acroléine et du formaldéhyde, la quantité formée à la tension la plus élevée de 4,8 V était d’un ordre de grandeur supérieure à la quantité à la tension la plus basse de 3,3V.
Destaillats prend du mal à notez que les résultats ne signifient pas que les cigarettes électroniques peuvent être utilisées sans danger à des températures plus basses. « Nous avons constaté qu’il y avait des émissions de produits chimiques toxiques à n’importe quelle température à laquelle vous utilisez l’appareil », dit-il. « Et plus la température est élevée, plus il y a d’émissions. »
Deux nouveaux cancérogènes détectés
Parce qu’il existe une grande variété d’e-cigarettes et d’e-liquides, les chercheurs du laboratoire de Berkeley ont décidé de se concentrer sur un élément commun à tous : le solvant contenu dans l’e-liquide. Presque tous les e-liquides utilisent une combinaison de propylène glycol et de glycérine dans des proportions variables comme solvant.
« Les deux sont utilisés pour faire de la fumée artificielle sur scène », a déclaré Destaillats. « Le rapport entre les deux détermine des choses comme le volume de nuage de vapeur que vous produisez. Ils sont considérés comme sans danger pour la nourriture. »
Cependant, il y a eu peu d’études, voire aucune, sur l’innocuité du chauffage et de l’inhalation du propylène glycol et de la glycérine. « Les gens ne boivent pas les liquides — ils les vapotent », a déclaré Sleiman. « Alors ce qui compte, c’est la vapeur. »
Les chercheurs ont vaporisé des liquides constitués uniquement de solvants pour vérifier qu’ils étaient la source des émissions. En tout, les chercheurs ont détecté des concentrations significatives de 31 composés chimiques nocifs, dont deux qui n’avaient jamais été trouvés auparavant dans la vapeur d’e-cigarette, l’oxyde de propylène et le glycidol, tous deux cancérigènes probables.
« Il est très important de comprendre comment ces composés se forment », a déclaré Destaillats. « L’une des raisons est à des fins réglementaires, et la seconde est que si vous voulez fabriquer une cigarette électronique moins nocive, vous devez comprendre quelles sont les principales sources de ces substances cancérigènes. »
Jennifer M. Logue et Marion Russell, de Berkeley Lab, V. Nahuel Montesinos et Marta I. Litter, de la Commission nationale argentine de l’énergie atomique, ont également été coauteurs du document. La recherche a été financée par le Programme de recherche sur les maladies liées au tabac (TRDRP), qui est géré par l’Université de Californie et financé par les taxes publiques sur les cigarettes. Les chercheurs travaillent à une étude de suivi axée sur les effets des cigarettes électroniques sur la santé et l’environnement.
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Le Laboratoire national Lawrence Berkeley aborde les défis scientifiques les plus urgents du monde en faisant progresser l’énergie durable, en protégeant la santé humaine, en créant de nouveaux matériaux et en révélant l’origine et le destin de l’univers. Fondé en 1931, l’expertise scientifique de Berkeley Lab a été récompensée par 13 prix Nobel. L’Université de Californie gère Berkeley Lab pour l’Office of Science du Département américain de l’énergie. Pour en savoir plus, visitez www.lbl.gov.
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